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首轮“高等动力学”教学总结

已有 4303 次阅读 2014-6-9 00:38 |个人分类:教学行思|系统分类:教学心得| 分析力学, 稳定性, 高等动力学, 刚体运动

三部分教学内容中,我最满意的是稳定性部分。是考虑学生基础和课时条件下,稳定性理论的最小安装。自己觉得在力学和数学间平衡比较好,或者更确切地说,提高了通常初级课程中的数学含量。李雅普诺夫两种方法的几个定理都在定常系统情形给出了证明。直接法的三个定理的证明比较几何化,需要点数学分析的知识,但都很容易直观说明。线性化定理的证明是在我们教学体系能做得的简单证明,用线性代数处理较为繁复的细节。劳斯-赫尔维茨判据没有证明,但说明了在甘特马赫《矩阵论》第十五章能找到证明。开尔文-泰特-契达耶夫定理只证明了只有保守力情形结论,部分证明了有阻尼力情形,而有陀螺力情形只讨论了两自由度系统。没有给出证明的出处,因为超出现有最小安装的框架。特别给出了非定常情形的一些简单反例,提醒学生定常与非定常系统在通常情况下有本质区别。这部分内容我个人觉得具有雏形了,甚至可以说改进余地不大。只有稳定性概念的拓广部分还不成熟,需要下轮教学中加以完善。这部分准备了很长时间,同时还写了篇通俗文章,“稳定性漫谈”。已经投稿,就等发表后再贴出来。

 

刚体运动学和动力学部分在刚体运动描述这部分下了功夫。平行地叙述了两种方法,偏代数的变换矩阵和偏几何的瞬时转轴。其它内容都比较浅显。运动学没有强调解题技巧。动力学的可积情形只讲了欧拉情形的基本思路。欠缺的是角速度合成定理的证明和角速度“矢量”的手性,以后教学中再补充。补充之后,这部分改进余地可能也不大了。这不是说很完善了,而是自己就这个水平,只能与学生分享这种理解。

 

分析力学部分我不是很满意。现有的处理似乎没有把分析力学最精华的内容充分强调。更主要的是我自己拿不定主意如何平衡物理与工程。如果强调物理,要多讲保守系统。如果强调工程,要突出约束的处理。这部分可以改进的余地应该比较大。我需要再仔细想想。

 

另外,我在教学中穿插了一下力学史的内容。在网上收集了一下相关人物的照片,唯一的例外是没有找到契达耶夫院士的照片。这些人的小传不用到网上查,GinsbergEngineering Dynamics中就有。GinsbergMoon的书是我建议的参考书。结合学生的实际情况,每部分还列出了中文参考书。




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